某款汽車右懸置支架的優化設計

滕建耐，張增光，張 辰

(安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601)

某款汽車右懸置支架的優化設計

滕建耐，張增光，張 辰

(安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601)

某款2.0L增壓汽油發動機在搭載某款整車進行NVH試驗時，在發動機高速高負荷轉速段產生較大的振動和轟鳴聲，經模態仿真分析，發現右懸置支架模態過低是主要原因。經過對右懸置支架進行優化設計，提高右懸置支架的模態后，高速高負荷轉速區域產生較大振動和轟鳴聲故障得以解決。

右懸置支架；整車NVH試驗；仿真分析；優化設計

汽車動力總成懸置支架是動總成懸置系統的安全件和功能件，主要作用是支撐動力總成、減少動力總成的振動對整車的影響、限制動力總成的抖動量，對整車NVH性能起著非常大的作用。

在進行動力總成的懸置系統設計時，應對懸置支架的強度和模態進行優化設計和試驗驗證。一方面，懸置支架連接發動機與車身(或車 架 、副車架)且處于汽車的各種行駛工況下傳遞在動力總成上的力和力矩，需要足夠的強度；另一方面，懸置支架的模態對車內噪聲的影響很大，懸置支架設計得不合理，可能會導致其I階模態低且處于發動機的工作轉速范圍內，使懸置支架產生共振，從而增大車內噪聲。

一般來講對發動機懸置系統有如下要求：①能在所有工況下承受動、靜載荷，并使動力總成在所有方向上的移位處在可接受范圍內，不與底盤上的其他零部件發生干涉。②能夠充分隔離由發動機產生的振動向車架及駕駛室傳遞，降低振動噪聲。③能充分隔離由于路面不平產生的通過懸置二傳動向發動機的振動，降低振動噪聲。④保證發動機與變速箱連接面的彎矩不超過設計值。

1 問題描述及分析

某款2.0L增壓汽油發動機在搭載整車時為橫置布置，動力總成懸置布置設計采用較為成熟的前、后懸置（即發動機的進、排氣側）及右懸置（即發動機前端）3點懸置布置型式，均為橡膠懸置。懸置系統在整車NVH性能道路試驗中，在3擋全負荷工況發動機高轉速區域車內存在較大的轟鳴噪聲，經聲譜分析在4500rpm以后車內存在明顯的2階峰值，如圖1所示。

圖1 噪音趨勢線

而全負荷工況下右懸置主動支架在4000～5000r/min振動最大可達200m/s2，如圖2所示，超出了正常的振動大小范圍；同時右懸置在Y向與Z向180Hz存在模態峰值，如圖3所示，故推測右懸置主動支架或其附件是造成車內轟鳴較大的原因。

圖2 全負荷工況右懸置主動支架振動

圖3 右懸置主動支架FRF測試

對原狀態右懸置主動支架底座（即發動機懸置支架）進行CAE仿真分析，得到一階模態為381Hz，同時得到右懸置主動支架與底座組合的一階模態Z向為163Hz、X向為335Hz，兩者都接近試驗結果，如圖4、圖5、圖6所示。因此可判斷右懸置支架一階模態過低是造成全負荷工況高轉速段車內轟鳴較大的原因。

圖4 發動機懸置支架模態

圖5 右懸置支架Z向組合模態

圖6 右懸置支架X向組合模態

（1）第一輪優化方案。根據以上故障原因分析，對右懸置支架進行優化設計以提高其模態：①在NVH試驗測試過程中排查問題時，發現增加發動機懸置支架的重量能提升整體模態，因此首先對發動機懸置支架進行加厚設計，基本壁厚由10cm增加到13cm。②在發動機懸置支架較為薄弱的地方增加強筋。優化完成以后對右懸置支架進行CAE仿真分析，發動機懸置支架單體一階模態由381Hz提升至512Hz，右懸置支架組合一階模態最低的Z向由163Hz提升至206Hz，X向由335Hz提升至460Hz。如圖7、圖8、圖9所示。

圖7 優化后發動機懸置支架模態

圖8 優化后右懸置支架Z向組合模態

圖9 優化后右懸置支架X向組合模態

（2）第二輪優化方案。根據第一輪優化方案的分析結果，對發動機懸置支架在第一輪優化方案的基礎上繼續優化設計以提高其模態：①繼續增加發動機懸置支架的重量，把支架底部U型輕量化缺口去掉，即把此部分填實。②繼續增加發動機懸置支架薄弱位置的加強筋，在支架脖頸位置增加一條5cm高的加強筋。優化完成以后對右懸置支架進行CAE仿真分析，右懸置支架組合一階模態最低的Z向由206Hz提升至224Hz。如圖10所示。

圖10 第二輪優化后右懸置Z向組合模態

（3）第三輪優化方案。由于邊界條件限制，右懸置支架底座即發動機懸置支架的已無繼續優化空間，考慮對主動支架進行優化。因為增加底座質量能提高整體模態，推論出在底座質量不變的前提下，減輕主動支架的重量也可以增加整體模態，因此在方案二的基礎上把主動支架的材料由鑄鐵變為鑄鋁件。CAE仿真分析結果為右懸置支架組合一階模態最低的Z向由224Hz提升至340Hz。如圖11所示。

圖11 第三輪優化后右懸置Z向組合模態

（4）優化方案驗證。經過以上對右懸置支架進行了三輪優化設計及CAE仿真分析，對優化方案在實車上進行測試，測試結果為在全負荷工況下高轉速段的較大轟鳴聲和振動現象消失。

2 結語

通過仿真分析和實車試驗驗證，得出以下結論：

（1）右懸置支架組合模態過低，會造成整車在全負荷工況高轉速段產生較大二階峰值分貝的噪音，如果整車發艙過濾效果不佳，則會使車內乘客聽到較大的轟鳴聲。

（2）增加懸置支架底座的重量、在支架薄弱位置增加加強筋設計可以提高懸置支架底座的模態和懸置的組合模態。

（3）在懸置支架底座不變的前提下，減輕主動支架的重量可以提高懸置支架的組合模態。

［1］陳家瑞.汽車構造（下冊）第五版［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［2］楊武森，楊玉玲，宋樹森.關于某動力總成懸置支架的優化設計［J］.汽車實用技術，2014，（7）：11-12，42.

［3］胡蓉蓉，楊陳，袁爽，等.某發動機懸置支架的有限元分析［J］.現代制造技術與裝備，2015，225（2）：1-2，11.

Optim ization Design of One Vehicle Right Suspension Bracket

TENG Jian-nai，ZHANG Zeng-guang，ZHANG Chen
（Technique Center of Anhui Jianghuai Automobile Joint-stock Co.Ltd，Hefei，Anhui 230601，China）

One vehicle isequipped with a 2.0L turbo gasoline.During its NVH test，greatvibration and noise occurred at the high-speed and high load.Aftermodalsimulation analysis，itis found that the lowmodality of the bracket is themain cause.According to the analysis，an optimization design is carried out to the rightsuspensory bracket.And the result turned out to be acceptablewith the vibration and noise eliminated.

rightsuspensory bracket；vehicle NVH test；simulation analysis；optimization design

U463.33

A

2095-980X(2016)08-0036-02

2016-07-14

滕建耐（1984-），男，大學本科，助理工程師，主要研究方向：汽油發動機設計及試驗開發。